ТЭД и ОВР. Свойства оксидов, кислот, оснований и солей в свете теории электролитической диссоциации и процессов окислениявосстановления

• Название: Свойства оксидов, кислот, оснований и солей в свете теории электролитической диссоциации и процессов окислениявосстановления
• Дата: 23.03.2022
• Размер: 426.11 Kb.
• Имя файла: ТЭД и ОВР.docx
• Тип: Документы; #411893

Свойства оксидов, кислот, оснований и солей в свете теории электролитической диссоциации и процессов окисления-восстановления.

Сегодня мы с вами повторим химические свойства оксидов, кислот, оснований и солей.

Оксиды.

О ксиды всегда состоят из двух элементов, один из которых – обязательно кислород. В состав оксида может входить как металл, так и неметалл. Если в состав оксида входит неметалл, то тогда он чаще всего является кислотным, если в составе оксида металл с валентностью меньше четырёх, то тогда оксид считается основным. А вот если валентность металла высокая, то тогда этот оксид будет не основным, а кислотным.




А амфотерные оксиды могут быть и кислотным и основным, в зависимости от того, с чем они вступает в реакцию. Если они вступает в реакцию  с кислотой или кислотным оксидом, то тогда проявляют основные свойства, а если они реагирует с основными оксидами или основаниями, то тогда проявляют кислотные свойства.



У амфотерных, кислотных и основных оксидов много общего, ведь они являются солеобразующими оксидами. А вот такие оксиды, как оксид углерода (II) – CO, оксид азота (I) – N₂O, оксид азота (II) – NO и оксид кремния (II) – SiO являются несолеобразующими, они не взаимодействуют ни с кислотами, ни с основаниями и не образуют солей.



Основным оксидам соответствуют основания.  Они вступают в реакции обмена с кислотами. При этом образуется соль и вода.   



Например, если поместить в пробирку немного порошка оксида меди (II), он чёрного цвета, и в эту пробирку налить раствора серной кислоты и слегка нагреть, то постепенно проходит реакция, т.к. порошок начинает растворяться. Чтобы убедиться в том, что в результате реакции образуется соль, несколько капель содержимого пробирки поместим на предметное стекло и выпарим, после чего на стекле появляются кристаллы соли.

CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O

CuO + 2H⁺ = Cu²⁺ + H₂O



Кроме этого, они вступают в реакции соединения с кислотными оксидами, при этом образуются соли.



Например, при взаимодействии оксида натрия (Na₂O)  с оксидом фосфора(V)  (P₂O₅) образуется соль – фосфат натрия (Na₃PO₄), в результате взаимодействия оксида магния (MgO) с оксидом серы (VI)  (SO₃) образуется соль – сульфат магния (MgSO₄), а при взаимодействии оксида кальция (CaO) с оксидом углерода (IV)  (CO₂) образуется соль – карбонат кальция (CaCO₃).

3Na₂O + P₂O₅ = 2Na₃PO₄

MgO + SO₃ = MgSO₄

CaO + CO₂ = CaCO₃

Они вступают в реакции соединения с водой с образованием щелочей. Если образуется нерастворимое основание, то такая реакция не идёт.



Например, если мы нальём в две пробирки воды и капнем туда несколько капель лакмуса, а затем  поместим в первую пробирку оксид кальция (CaO), а в другую оксид меди (II) (CuO), то реакция у нас идёт только в первой пробирке.  Так как образовалась  щёлочь и лакмус изменил свою окраску на синюю, во второй пробирке изменений нет, т.к. оксид меди (II) не реагирует с водой, ведь Cu(OH)₂ – нерастворимое в воде основание.

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

CaO + H₂O = Ca²⁺ + 2OH^-

CuO + H₂O ≠



Кислотным оксидам соответствуют кислоты.



Они вступают в реакции обмена с основаниями, при этом образуется соль и вода.

Если через пробирку с известковой водой  (Ca(OH)₂) пропустить углекислый газ (CO₂) , то известковая вода мутнеет, следствие образования соли – карбоната кальция (CaCO₃).



А также они реагируют с основными оксидами, при этом образуются соли. Например, в результате взаимодействия оксида серы (IV) (SO₂) и оксида калия (K₂O) образуется соль – сульфит калия (K₂SO₃), в результате взаимодействия оксида кремния (IV)  (SiO₂ )  с оксидом натрия (Na₂O) при нагревании, образуется соль – силикат натрия (Na₂SiO₃), при взаимодействии оксида азота (V)  (N₂O₅) с оксидом бария (BaO), образуется соль – нитрат бария (Ba(NO₃)₂).

SO₂ + K₂O = K₂SO₃

SiO₂ + Na₂O = Na₂SiO₃

N₂O₅ + BaO = Ba(NO₃)₂

Кроме этого, они  вступают  в реакции соединения с водой, при этом образуются кислоты, однако эти реакции возможные, если оксиды растворимы в воде.  Для этого подтверждения,  нальём в одну пробирку дистиллированной воды, а в другую – раствор углекислого газа (СО₂) (газированной воды). В первую пробирку добавим оксида кремния (IV) (SiO₂). А затем в каждую из пробирок добавим несколько капель лакмуса. В первой пробирке изменений нет, а во второй лакмус окрасился в красный цвет, значит во второй пробирке кислота. В первой пробирке кислоты не образовалось, потому что оксид кремния (IV) (SiO₂)  не растворим в воде.



А вот оксид цинка (ZnO) реагирует и с кислотами и с основаниями. Например, в реакции  с соляной кислотой (HCl) он образует соль – хлорид цинка (ZnCl₂), а в реакции с раствором гидроксида натрия (NaOH) образую  комплексную соль – тетрагидроксоцинкат натрия (Na₂[Zn(OH)₄]), а при сплавлении с гидроксидом натрия  он образует цинкат натрия (Na₂ZnO₂). Но  с водой он не реагирует. Зато, он реагирую и с основными оксидами  и с  кислотными оксидами и образует при этом соли. Например, в реакции с оксидом калия (K₂O), он проявляет кислотные свойства т.е. свойства кислотного оксида, в результате реакции образуется соль – цинкат калия (K₂ZnO₂), а в реакции с оксидом серы (VI) (SO₃), он проявляет свойства основного оксида, в результате образуется соль – сульфат цинка (ZnSO₄).

ZnO + 2HCl = ZnCl₂ + H₂O;

ZnO + 2NaOH + H₂O = Na₂[Zn(OH)₄]

ZnO + 2NaOH = Na₂ZnO₂ + H₂O

ZnO + K₂O = K₂ZnO₂

ZnO + SO₃ = ZnSO₄

Кислоты.

Кислоты  всегда начинается с водорода, окрашивают лакмус и метиловый оранжевый в красный цвет, ведь в их составе есть ион водорода (H⁺), который всегда образуется при  диссоциации.



Так, при диссоциации соляной кислоты (HCl), образуется ион водорода и хлорид-ион (Cl^-), при диссоциации азотной кислоты (HNO₃), тоже ион водорода и нитрат-ион (NO₃^-), при диссоциации азотистой кислоты (HNO₂) – ион водорода и нитрит-ион (NO₂^-).

         HCl = H⁺ + Cl^-

                HNO₃ = H⁺ + NO₃^-

                HNO₂ ⇆ H⁺ + NO₂^-

Именно поэтому,  кислоты окрашивают лакмус и метиловый оранжевый в красный цвет.  

Они реагируют с основаниями: как с растворимыми, так и с нерастворимыми. При этом образуется соль и вода. Этот тип реакций относится к реакциям обмена.

Кислота + основание = соль + вода

Например, если мы в пробирку с гидроксидом натрия (NaOH) добавим несколько капель фенолфталеина, то раствор щёлочи окрасится в малиновый цвет, а затем сюда же добавим раствор соляной кислоты (HCl), то малиновая окраска исчезает. Окраска исчезает, т.к. в результате этой реакции образуется соль и вода. Образование соли можно легко подтвердить: если мы  на предметное стекло капнем несколько капель раствора и выпарим, то на стекле появятся кристаллы соли.

  

Аналогично они реагируют с нерастворимыми основаниями. Но для этого, сначала необходимо его получить, например, получим нерастворимое основание – гидроксид железа (III) (Fe(OH)₃). Для этого, в раствор сульфата железа (III) (Fe₂(SO₄)₃) добавим несколько капель гидроксида калия (КOH), при этом образуется осадок бурого цвета – это гидроксид железа (III). К этому нерастворимому основанию добавим соляной кислоты (HCl), осадок растворяется, т.к. образуется соль и вода. Если мы этот раствор соли поместим на предметное стекло и выпарим, то на стекле появятся кристаллы  жёлтого цвета – это кристаллы соли хлорида железа (III) (FeCl₃).



Кислоты также вступают в реакции обмена с  оксидами металлов. В результате реакции образуется соль и вода. Эта реакция вам уже знакома, наверняка оксиды, вам уже всё рассказали об этом.

Кислота + оксид металла = соль + вода

Кислоты реагируют с металлами, эти реакции относятся к реакциям замещения, при этом образуется соль и выделяется водород.

Кислота + металл = соль + водород

Для протекания данных реакций необходимо выполнение ряда условий:

·         металл находиться в ряду напряжений до водорода

·         должна получиться растворимая соль

·         если  кислота нерастворимая, то она не может  вступить в реакцию с металлами.

Давайте, попробуем проверить. Поместим в четыре пробирки металлы: в первую пробирку – цинк,  во вторую – алюминий, в третью – свинец, четвёртую – медь. В первую и третью пробирку нальём раствора серной кислоты (H₂SO₄), во вторую и четвёртую – раствора соляной кислоты (HCl). Понаблюдаем за изменениями. В первой и второй пробирке наблюдается выделение водорода, в третьей и четвёртой – нет.  В пробирке со свинцом и серной кислотой реакция не пошла, т.к. в результате образуется нерастворимая соль, которая покрывает всю поверхность металла защитной плёнкой. В четвёртой пробирке также изменений нет, т.к. медь стоит в ряду напряжений металлов после водорода.

Z n + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑

Zn⁰ + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂⁰↑

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑

2Al⁰ + 6H⁺ = 2Al³⁺ + 3H₂⁰↑

Pb + H₂SO₄ ≠

Cu + HCl ≠
Кислоты вступаем в реакции обмена с солями, при этом образуется новая кислота и новая соль. Эти реакции протекают в том случае, если образуется осадок или газ.

Кислота + соль = новая кислота + новая соль

Соляна (HCl) и серная кислоты (H₂SO₄), вам покажут это:  в первой пробирке будет соляная кислота и силикат натрия (Na₂SiO₃), во второй – серная кислота и карбоната калия (K₂CO₃), в третьей – опять соляной кислоты и хлорида бария (BaCl₂). Посмотрим за изменениями. В первой пробирке мы наблюдаем образование студенистого осадка (H₂SiO₃), во второй – выделение газа (CO₂), а в третьей – изменений нет. В двух пробирках реакции прошли, т.к. выполнялись следующие условия: в первой – образование осадка, во второй – выделение газа.



Основания.

В составе оснований всегда есть гидроксигруппа (ОН^-), лакмус окрашивают они в синий цвет, метиловый оранжевый – в жёлтый, а фенолфталеин – в малиновый. При диссоциации оснований образуется катион металла (Меⁿ⁺) и анион гидроксогруппы (ОН^-).

Ме(ОН)_n = Меⁿ⁺ + nОН^-

Щёлочи — растворимые в воде основания, реагируют с кислотами, об этой реакции нейтрализации вы уже знаете. А также реагируют с кислотными и амфотерными оксидами. При этом образуются соли. Отличительной их особенностью является то, что они реагируем и с амфотерными основаниями, но тогда они ведут себя, как кислоты.  Например, реакция гидроксида натрия (NaOH) и гидроксида цинка (Zn(OH)₂).

Zn(OH)₂ + 2NaOH = Na₂[Zn(OH)₄]

В этой реакции образуется комплексная соль – тетрагидроксоцинкат натрия (Na₂[Zn(OH)₄]), а если эта реакция идёт при нагревании, то тогда образуется цинкат натрия (Na₂ZnO₂).

Zn(OH)₂ + 2NaOH = Na₂ZnO₂ + 2H₂O

Щёлочи вступаем в реакцию обмена с солями, при этом образуется новая соль и новое основание, но для этого нужно, чтобы образовался осадок  или слабый электролит. Если в одну пробирку с гидроксида натрия добавить хлорида аммония (NH₄Cl), во вторую  –  с гидроксидом калия (КОН) добавить сульфат железа (III) (Fe₂(SO₄)₃), а в третью  – с гидроксидом  натрия добавить хлорид бария (BaCl₂) и содержимое первой пробирки нагреем, то в  результате появляется резкий запах аммиака (NH₃). Во второй пробирке  образуется осадок бурого цвета, а в третьей пробирке изменений не произошло.

  

Все нерастворимые основания при нагревании разлагаются на оксид металла и воду. Щёлочи  этой способностью не обладают. Нальём в пробирку раствора сульфата меди (II) (CuSO₄), затем сюда же добавим несколько капель гидроксида натрия. Образуется осадок голубого цвета. Это гидроксид меди (II) (Cu(OH)₂).

CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

Cu²⁺ + 2OH^- = Cu(OH)₂↓



Нагреем пробирку с гидроксидом меди (II). В результате образуется вещество черного цвета – это оксид меди (II) (CuO).

Cu(OH)₂ = CuO + H₂O



Соли.

А вот соли – особый класс.   Они  тоже диссоциируют, но при этом образуют катион металла (Меⁿ⁺) и анион кислотного остатка (Кисл.ост.^n-).

МеКисл.ост. = Меⁿ⁺ + Кисл.ост.^n-

В реакциях солей с солями образуются новые соли, в реакциях с кислотой – образуется новая кислота, в реакциях с основаниями образуется новая соль и новое основание.



Они вступают в реакции замещения с металлами. Но нужно быть внимательным и обязательно пользоваться  рядом активности металлов.   Каждый металл вытесняет из раствора соли металлы, расположенные правее его в  этом ряду.



При этом должны соблюдаться условия:

·        обе соли (и реагирующая, и образующаяся) должны быть растворимыми

·        металлы не должны реагировать с водой(т.е. щелочные и щелочноземельные металлы, которые реагируют с водой с образованием щелочей).

Посмотрим, как это происходит: в первую пробирку поместим железный гвоздь, во вторую – свинцовую пластину, а в третью – медную пластину. В первые две пробирки нальём раствора сульфата меди (II) (CuSO₄), а в третью – раствор сульфата железа (II) (FeSO₄). Через некоторое время мы можем наблюдать, что на железном гвозде осела медь, а во второй и  третьей пробирке нет никаких изменений.  Следовательно, в первой пробирке находился более активный металл, который вытеснил медь из раствора, во второй пробирке реакция не пошла, т.к. образующая соль (сульфат свинца (II)) является нерастворимой, в третьей пробирке реакция не прошла, т.к. медь стоит правее железа в ряду напряжений и не может вытеснить его из раствора соли.

Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu↓

Fe⁰ + Cu²⁺ = Fe²⁺ + Cu⁰↓

Pb + CuSO₄ ≠

Cu + FeSO₄ ≠